[发明专利]一种消除摩擦力和负孔压的精确测量土层中浮力实验装置

说明书

本发明公开了一种消除摩擦力和负孔压的精确测量土层中浮力实验装置，包括圆台主体、底板、透气管道和加水隔板。圆台主体为内部中空且上端敞口的倒置圆台，其下端具有底板。底板具有若干通孔，底板下表面贴有聚偏氟乙烯薄膜。加水隔板固定在圆台主体内。透气管道的下端与加水隔板的中央通孔对接。实验时，在圆台主体外壁涂满润滑硅脂，在聚偏氟乙烯薄膜下表面中心处安装土压力盒和孔隙水压力计。再将圆台主体放入土体，底板位于待测土层上，往加水隔板以上的腔体加水。之后将圆台主体内的水逐渐排出。当土压力盒与孔隙水压力计的示数相等时，停止排水，计算剩余水重力，剩余水重力与试验装置重力之和为该土层的浮力。

技术领域

本发明涉及一种消除摩擦力和负孔压的精确测量土层中浮力实验装置。

背景技术

传统浮力是根据阿基米德原理计算的，阿基米德原理认为浮力与地下结构排开的地下水体积有关。事实上，土体是一种三相介质，孔隙中的空气对渗流的影响很大。根据有效应力原理，将浮力确定为孔隙水压力和地基面积的乘积。实验测量的浮力通常小于阿基米德的计算，特别是对粘土中的地基。

针对这种情况，设计出合理的计浮力模型至关重要。但是现有的计浮力模型无法较好解决模型在土层中受到的摩擦力以及负孔压力问题，从而为浮力精确测量时带来了较大误差。

发明内容

本发明的目的是提供一种消除摩擦力和负孔压的精确测量土层中浮力实验装置，以解决现有技术中存在的问题。

为实现本发明目的而采用的技术方案是这样的，一种消除摩擦力和负孔压的精确测量土层中浮力实验装置，包括圆台主体、底板、透气管道和加水隔板。

所述圆台主体为内部中空且上端敞口的倒置圆台结构，圆台主体的下端具有底板。

所述底板开设有若干通孔，底板的下表面贴有聚偏氟乙烯薄膜。

所述加水隔板位于圆台主体内并固定在圆台主体的内壁上。

所述加水隔板与底板存在间隙，加水隔板具有中央通孔，透气管道的下端与加水隔板的中央通孔对接。

实验时，先在所述圆台主体的外壁均匀涂满润滑硅脂，在聚偏氟乙烯薄膜的下表面中心处安装土压力盒和孔隙水压力计；再将所述圆台主体放入土体中，底板位于待测土层上，孔隙水压力计和土压力盒分设在待测土层内；往所述圆台主体位于加水隔板以上的腔体内加入设定量的水，之后将所述圆台主体内的水逐渐排出；当所述土压力盒与孔隙水压力计的示数相等时，停止排水，确定圆台主体内的水位，计算剩余水重力，剩余水重力与试验装置重力之和为该土层的浮力。

进一步，所述圆台主体、底板和加水隔板均由铝板制成，底板和加水隔板均呈圆形。

进一步，所述圆台主体的倾斜角度为45°。

本发明的技术效果是毋庸置疑的，本发明设计了一种能够消除侧壁摩阻力及基底负孔压力并且可以准确判断内箱起浮瞬间的浮力精确测量装置，在模型底部同时埋设土压力盒和孔隙水压力计，通过加减水箱内水量，使土压力盒测量值等于孔隙水压力计时，箱体刚好浮起，此时箱体与箱内水重力之和便是箱体底部所接触的土层浮力大小。本发明可以最大限度消除摩擦力与负孔压力。通过将箱体做成倒圆台状并在外侧涂抹润滑硅脂来消除摩擦力；通过在箱体底部设计透气不透水隔层并与外界大气压相通从而消除负孔压力。

附图说明

图1为本发明装置的三维图；

图2为本发明装置的剖视图；

图3为本发明装置的正视图。

图中：圆台主体1、底板2、透气管道3和加水隔板4。

具体实施方式